眾所周知,動(dòng)力的盡頭就是瘋狂減重做輕量化。
不僅是競(jìng)技體育減重增效,就連我們生活中的運(yùn)動(dòng)鞋也是如此。
每個(gè)廠家都在不斷地減重,發(fā)泡材質(zhì)鞋底讓一雙跑步鞋最輕可以做到120克,而傳統(tǒng)的旅游鞋起碼在600克左右。重量上的差距讓鞋子穿起來(lái)更輕便,在跑步運(yùn)動(dòng)也更為省力。
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在《中國(guó)制造2025》中關(guān)于汽車發(fā)展的整體規(guī)劃中也強(qiáng)調(diào)了“輕量化仍然是重中之重”,“輕量化”已然成為國(guó)家的重要戰(zhàn)略,越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)和汽車行業(yè)將其研究工作的重點(diǎn)放在汽車輕量化上。
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比如用復(fù)合材料替換掉原有的金屬蒙皮,用鋁材代替鋼材,汽車上的輪胎同樣也逃不開廠家們“優(yōu)化”。
輪胎的強(qiáng)度不變重量越輕
理論上滾動(dòng)阻力相應(yīng)越低
關(guān)于輪胎的減重還能省油減阻滾動(dòng)阻力這件事,可以分兩塊來(lái)討論。
一個(gè)是車輪滾阻、另一個(gè)就是重量。
我們先來(lái)說(shuō)一個(gè)真實(shí)的案例:一臺(tái)轎車自重大概在1.5噸左右,4個(gè)橡膠輪胎接觸地面。而一臺(tái)國(guó)內(nèi)鐵路上最最常見的C80 型敞車(貨運(yùn)拉煤那種掛車),自重約23噸,一共8個(gè)全鋼質(zhì)輪子與鋼軌接觸。
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就是這樣2臺(tái)車,轎車掛空擋,松開手剎,C80敞車也放松所有制動(dòng),找2個(gè)成年男性全力推動(dòng)。結(jié)果讓人感到驚訝不已:費(fèi)盡全力能推動(dòng)一臺(tái)1.5噸的轎車,同時(shí)也能把一臺(tái)重23噸的C80敞車推動(dòng)起來(lái)。
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然而我們卻壓根不可能讓一臺(tái)23噸的重卡動(dòng)一分一毫。這是為什么呢?
很簡(jiǎn)單,一切的答案都在“滾阻”二字里。
汽車的輪胎和地面接觸的面積大約有一張銀行卡那么大,而貨車輪對(duì)和鋼軌是“線接觸”關(guān)系,每一個(gè)火車的鋼制輪子和鋼軌的接觸面積僅僅相當(dāng)于“半根橫過(guò)來(lái)的繡花針”,可見接觸面積極小。
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其次轎車的輪胎因?yàn)椴馁|(zhì)的原因,受到重壓之后是會(huì)變形的(通常轎車輪胎受壓后我們?nèi)庋劭梢娝淖冃纬潭扔卸啻螅?/p>
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而火車的鋼制輪對(duì)基本接近“純剛性”,輪組和鋼軌受壓時(shí)的變形量肉眼看不出來(lái)(變形量極?。R虼嘶疖囕唽?duì)的滾動(dòng)阻力“奇小無(wú)比”,23噸的C80敞車一個(gè)人就能推動(dòng)的原因就在這里。
因?yàn)檐囕唲傂栽綇?qiáng)滾阻越小,相應(yīng)的能耗就越小。
而車輪本身的重量一樣也會(huì)影響滾動(dòng)阻力,重量越大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相應(yīng)也越大,發(fā)動(dòng)機(jī)在提速時(shí)需要更多的動(dòng)力才能驅(qū)動(dòng)輪胎滾動(dòng)。
輪胎受制于材料限制
沒(méi)有廠家說(shuō)自己輪胎輕量化
前面分析完理論,按理說(shuō)輪胎只要足夠輕強(qiáng)度越高就能做到優(yōu)秀的滾阻。
但實(shí)際生活中,為什么就見不到廠家說(shuō)自己的輪胎輕量化設(shè)計(jì)呢?
道理很簡(jiǎn)單,就是輪胎的材料限制過(guò)分輕量化的損失大于收益。
首先從輕量化本質(zhì)是為了低滾阻,輪胎更硬這樣輪胎在受壓時(shí)胎側(cè)形變?cè)叫∽匀粷L阻越低。那胎側(cè)的橡膠肯定得多加一點(diǎn),做得越厚自然硬度越高,但重量勢(shì)必會(huì)超重。
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那要減重怎么辦呢?只能從胎面橡膠下手減重
比如某品牌輪胎將原有的輪胎花紋深度從9毫米降低到6毫米,既省了膠料還能減少花紋摩擦蠕動(dòng)帶來(lái)的滾阻,看似是一個(gè)好辦法。
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但花紋深度降低又會(huì)是的輪胎排水能力變?nèi)?,與此同時(shí)輪胎的使用壽命也降低不少,如此就成了一個(gè)死循環(huán)。
由于橡膠性能內(nèi)部的制約,提高輪胎某一性能必然導(dǎo)致另一性能的下降(好像玩游戲時(shí),初始設(shè)置人物點(diǎn)數(shù)一樣),提高滾阻和抓地的是可以在輪胎設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)的,但是制造中必然會(huì)導(dǎo)致噪聲等抓地性能下降。
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要操控就得損失滾阻,要經(jīng)濟(jì)性低滾阻往往在抓地能力方面和靜音能力方面又不夠理想。盡管如今有不少大廠都有往“全能”方面努力的產(chǎn)品,但多少還是有一些取舍。
泰哥就拿一款比較知名的優(yōu)科豪馬V552舉例子:
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第一是花紋設(shè)計(jì)上下功夫,采用“準(zhǔn)對(duì)稱”花紋設(shè)計(jì),盡可能平衡抓地和滾阻。然后從材料學(xué)入手,改用微米級(jí)的橡膠添加劑(白炭黑)。讓添加劑和強(qiáng)化劑在橡膠內(nèi)部分布的更均勻、更細(xì)膩。加上結(jié)構(gòu)上的加寬和優(yōu)化,最終得到了能同時(shí)照顧到靜音、抓地、和滾阻方面的表現(xiàn)。
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所以對(duì)于傳統(tǒng)燃油車來(lái)說(shuō),這樣的輪胎已經(jīng)可以算是非常全面的了。
但是對(duì)于“續(xù)航焦慮”的新能源車來(lái)說(shuō),滾阻這件事就是續(xù)航的命根子,依然不算完美。當(dāng)然眼下似乎看到各家企業(yè)都在玩命研發(fā)“新能源專用輪胎”,各種技術(shù)手段都有,五花八門。
至于實(shí)際性能咋樣,泰哥只能說(shuō),新能源輪胎還需要繼續(xù)發(fā)展。
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